简易开关稳压电源设计规划成.doc

天津滨海职业学院全日制高等职业教育 毕业实践环节毕业设计（典型性项目）说明书 开关稳压电源设计及应用 作者：林秋成 院系：天津滨海职业学院机电工程系 专业： 机电一体化 年级：2012级 学号：20120141214 指导教师：李莉 时间：2015年4月 摘 要 随着开关电源在计算机、通信、航空航天、仪器仪表及家用电器等方面的广泛应用, 人们对其需求量日益增长, 并且对电源的效率、体积、重量及可靠性等方面提出了更高的要求。开关电源以其效率高、体积小、重量轻等优势在很多方面逐步取代了效率低、又笨又重的线性电源。 本文介绍了一款基于PWM技术的半桥式开关稳压电源。给出了高频变压器、PWM控制及驱动电路的详细设计方法及设计思路，整个设计流程主要围绕PWM控制电路的设计和开关变压器的设计为主要方向，根据课题要求实现稳定输出电压。在最后一章中，研究了有关开关电源的干扰问题，详细分析了干扰来源及常采用的抑制方法。 关键词：开关电源；半桥；SG3525A；高频变压器  引 言 开关稳压电源简称开关电源，因电源中起调整稳压控制功能的器件始终以开关方式工作而得名。它是利用现代电力电子技术，通过控制开关管通断的时间比率来维持输出电压稳定的一种电源，具有体积小、重量轻、功耗小、效率高、纹波小、噪音低、智能化程度高、易扩容等优良特性，广泛应用在诸如计算机、彩色电视机、程控交换机、摄像机、VCD游戏机等电子设备上。随着电力电子技术的发展，特别是大功率器件IGBT和MOSFET的迅速发展，将开关电源的工作频率提高到相当高的水平，使其具有高稳定性和高性价比等特性，因此，开关电源将逐渐取代工频变压器的线性稳压电源。 开关电源是在电子、通信、电气、能源、航空航天、军事以及家电等领域应用非常广泛的一种电力电子装置。它具有电能转换效率高、体积小、重量轻、控制精度高和快速性好等优点，在小功率范围内基本上取代了线性调整电源，并迅速向中大功率范围推进，在很大程度上取代了晶闸管相控整流电源。顾名思义，开关电源就是电路中的电力电子器件工作在开关状态的电源。这样一来，如果把四大类基本电力电子电路（AC-DC 电路、DC-AC 电路、AC-AC 电路、DC-DC 电路）都看成电源电路，则所有的电力电子电路也都可以看成开关电源电路。但是在实际应用中，开关电源所涵盖的范围比这个范围要小的多。同时具备三个条件的电源可称之为开关电源,这三个条件就是：开关（电路中的电力电子器件工作在开关状态而不是线性状态）、高频（电路中的电力电子器件工作在高频而不是接近工频的低频）和直流（电源输出是直流而不是交流）。 开关稳压电源的性能主要处决于开关管的工作频率。要提高开关频率，就要减少开关损耗，而要减少开关损耗，就需要有高速开关元器件。然而，开关速度提高后，会受电路中分布电感和电容或二极管中存储电荷的影响而产生浪涌或噪声。这样，不仅会影响周围电子设备，还会大大降低电源本身的可靠性。。目前对这种开关电源的研究很活跃，因为采用这种方式不需要大幅度提高开关速度就可以在理论上把开关损耗降到零，而且噪声也小，可望成为开关电源高频化的一种主要方式。当前，世界上许多国家都在致力于数兆Hz的变换器的实用化研究。  第2章 开关稳压电源的设计方案 第一节 硬件系统分析 （一）基本设想 PWM型开关稳压电源的基本原理就是通过脉宽调制以消除纹波，得到一个稳定的输出电压。 控制电路的基本工作原理可用下面的框图表示： 图2.1　工作原理框图 稳压原理： 当Vcom上升时，Vcom上升，Ton下降，D下降（因Ts固定），V0下降（当Vg不变时），从而使V0回到正常值。当Vcom上升时，Ton随之下降的示意图如图2.2所示。 　　　　　　 图2.2　稳压波形图 上述过程是一个负反馈过程。同样有： 当V0下降时，Vcom下降，Ton上升，D上升，V0上升。 从而使V0回到正常值。 在本次设计中，就是根据以上有理，拟用SG3525A等集成块设计而成。 （二）电路结构的选择 根据课题设计要求及隔离型开关稳压电源各种型号电路的优缺点综合考虑，本设计拟采用半桥式开关稳压电源的电路结构，变压器双向励磁，开关较少，成本较低，输出功率可达几百瓦到几千瓦，并且无偏磁问题。但是半桥式电路结构也存在一定的缺点，即存在直通问题，可靠性能相对较低，并且需要较复杂的隔离驱动电路。 第二节 设计任务及目标 本设计按照要求的目标是完成一个交流输入电压范围为220(1±20％)V，输出为110V/1A、50V/2A、15V/7A的多级输出，效率＝80％，最大占空比D＝0.8，工作频率f＝50kHz的开关稳压